(57)【要約】【課題】  筒内噴射式ガス燃料エンジンにおいて、吸気弁の閉弁前である吸気行程中に燃料噴射を開始する場合にも、安定した燃焼状態を維持する。【解決手段】  ガス燃料を筒内に直接噴射するガス燃料エンジン１において、ガス燃料の基本噴射量を算出する手段と、基本噴射量と所定の噴射終了時期とに基づいて噴射開始時期を算出する手段と、噴射開始時期が吸気弁１１の閉弁時期より前であるかを判定する判定手段と、噴射開始時期が吸気弁１１の閉弁時期より前である場合に、閉弁時期以前の燃料噴射による空燃比の変化を補償する手段と、を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料の基本噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、
前記基本噴射量と所定の噴射終了時期とに基づいて噴射開始時期を算出する噴射開始時期算出手段と、
を備え、算出された噴射開始時期からガス燃料を筒内に直接噴射するガス燃料エンジンにおいて、
前記噴射開始時期が吸気弁の閉弁時期より前であるかを判定する判定手段と、
前記噴射開始時期が吸気弁の閉弁時期より前である場合に、前記閉弁時期以前の燃料噴射による空燃比の変化を補償する補償手段と、
を更に備えたことを特徴とするガス燃料エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のガス燃料エンジンであって、
前記補償手段は、吸入空気量を増加側に補正することを特徴とするガス燃料エンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス燃料エンジンであって、
前記補償手段は、前記基本噴射量を減少側に補正することを特徴とするガス燃料エンジン。
【請求項４】
請求項２に記載のガス燃料エンジンであって、
前記補償手段は、前記吸入空気量の補正目標値が所定の上限値を上回る場合に、前記基本噴射量を減少側に補正することを特徴とするガス燃料エンジン。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のガス燃料エンジンであって、
前記補償手段は、前記閉弁時期以前の燃料噴射による吸入空気量減少量に基づいて前記補償を行うことを特徴とするガス燃料エンジン。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のガス燃料エンジンであって、
前記補償手段は、前記閉弁時期以前の燃料噴射量に応じて前記補償を行うことを特徴とするガス燃料エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）(Compressed Natural Gas)等のガス燃料を筒内に直接噴射する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用内燃機関の燃料としてＣＮＧ等のガス燃料を利用するために、各種のガス燃料エンジンが提案されている。例えば、特許文献１は、筒内噴射式ガス燃料エンジンであって、圧縮行程中に燃料噴射を行うものを開示している。また特許文献２は、ポート噴射式ガス燃料エンジンであって、吸入空気量に応じて燃料供給量を増減させるものを開示している。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−６３８５２号公報
【特許文献２】特開平７−２７９７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料噴射式のガス燃料エンジンでは、燃料噴射圧は様々な要因によって変化する。すなわち、レギュレータ（調圧弁）を持たずボンベ圧（燃料残圧）によって燃料噴射を行うシステムでは、燃料の消費に伴い燃料残圧すなわち燃料噴射圧が低下する。またレギュレータで調圧するシステムでも、レギュレータの設定圧力より低い圧力領域では、燃料の消費に伴い燃料噴射圧が低下するし、また故障や経時変化等によってレギュレータ特性が変化した場合にも、燃料噴射圧が変化することになる。
【０００５】
燃料噴射圧が低下すると、所望の燃料噴射量の燃料噴射を行うためには燃料噴射時間を長くする必要がある。またガス燃料では温度の影響も軽視できず、燃料温度が高ければガス燃料の密度が下がるため、やはり燃料噴射時間を長くする必要がある。このため、筒内噴射式のガス燃料エンジンでは、燃料噴射時間を吸気弁の閉弁後の圧縮行程中だけでなく、吸気弁の閉弁前の吸気行程中から開始することで、長い燃料噴射時間を確保するような構成を考えることができる。
【０００６】
しかし、吸気弁の閉弁前である吸気行程中に燃料噴射を開始する場合、吸気行程中に噴射される燃料の体積に応じて吸入空気量が減少するので、燃料噴射量と実際の空気量とが正しく対応しなくなり、燃焼状態が変化し、エミッションおよび運転性が悪化することになる。
【０００７】
そもそもガス燃料エンジンでは燃料自体の体積が無視できない。ポート噴射あるいはキャブレターを用いた装置において、吸気管圧力によって吸入空気量を検出する場合には、検出される圧力のある部分（１０％程度）が燃料の分圧であるため、ガソリンエンジンと比較して吸入空気量が約１０％少ないことになり、基本噴射量マップもこれを見込んでいる。筒内噴射式のガス燃料エンジンにおいても、吸気行程噴射については同様であるが、圧縮行程噴射では、吸気弁が閉じてから燃料が噴射されるために、計測される吸気管圧力は空気のみの圧力であって、基本噴射量マップは燃料の分圧を考慮していない。したがって、圧縮行程噴射において燃料噴射時期を吸気行程まで拡張する場合には、圧縮行程噴射によって算出される基本噴射量をそのまま適用することができなくなる。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気弁の閉弁前である吸気行程中に燃料噴射を開始する場合であっても、安定した燃焼状態を維持することができる筒内噴射式ガス燃料エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明は、ガス燃料の基本噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、前記基本噴射量と所定の噴射終了時期とに基づいて噴射開始時期を算出する噴射開始時期算出手段と、を備え、算出された噴射開始時期からガス燃料を筒内に直接噴射するガス燃料エンジンにおいて、前記噴射開始時期が吸気弁の閉弁時期より前であるかを判定する判定手段と、前記噴射開始時期が吸気弁の閉弁時期より前である場合に、前記閉弁時期以前の燃料噴射による空燃比の変化を補償する補償手段と、を更に備えたことを特徴とするガス燃料エンジンである。
【００１０】
第１の本発明では、ガス燃料の基本噴射量と所定の噴射終了時期とに基づいて噴射開始時期が算出され、算出された噴射開始時期から、基本噴射量のガス燃料が筒内に直接噴射される。ここで第１の本発明では、噴射開始時期が吸気弁の閉弁時期より前であるかを判定手段が判定し、噴射開始時期が吸気弁の閉弁時期より前である場合に、補償手段が閉弁時期以前の燃料噴射による空燃比の変化を補償するので、吸気弁の閉弁前である吸気行程中に燃料噴射が開始され、目標吸入空気量と実吸入空気量との間にずれが生じた場合であっても、空燃比の変化の抑制によって安定した燃焼状態を維持することができる。
【００１１】
第２の本発明は、請求項１に記載のガス燃料エンジンであって、前記補償手段は、吸入空気量を増加側に補正することを特徴とするガス燃料エンジンである。
【００１２】
第２の本発明では、補償手段が吸入空気量を増加側に補正するので、第１の本発明による効果に加え、閉弁時期以前の燃料噴射に起因したトルクの減少を抑制することができる。
【００１３】
第３の本発明は、請求項１または２に記載のガス燃料エンジンであって、前記補償手段は、前記基本噴射量を減少側に補正することを特徴とするガス燃料エンジンである。
【００１４】
第３の本発明では、補償手段が基本噴射量を減少側に補正するので、第１の本発明による効果を簡易な構成によって実現できる。
【００１５】
第４の本発明は、請求項２に記載のガス燃料エンジンであって、前記補償手段は、前記吸入空気量の補正目標値が所定の上限値を上回る場合に、前記基本噴射量を減少側に補正することを特徴とするガス燃料エンジンである。
【００１６】
第４の本発明では、補償手段が、吸入空気量の補正目標値が所定の上限値を上回る場合に、基本噴射量を減少側に補正するので、閉弁時期以前の燃料噴射が行われる場合に吸入空気量の補正が優先して行われることになり、これによって閉弁時期以前の燃料噴射に起因したトルクの減少を抑制することができる。また、吸入空気量の補正目標値が所定の上限値を上回る場合にも、基本噴射量の減少によって安定した燃焼状態を維持できる。
【００１７】
第５の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のガス燃料エンジンであって、前記補償手段は、前記閉弁時期以前の燃料噴射による吸入空気量減少量に基づいて前記補償を行うことを特徴とするガス燃料エンジンである。
【００１８】
第５の本発明では、補正手段が、閉弁時期以前の燃料噴射による吸入空気量減少量に基づいて前記補正を行うので、吸入空気の状態を考慮した補正を実行できる。
【００１９】
第６の本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のガス燃料エンジンであって、前記補償手段は、前記閉弁時期以前の燃料噴射量に応じて前記補償を行うことを特徴とするガス燃料エンジンである。
【００２０】
吸気弁の閉弁時期までに噴射された燃料噴射量から、吸入空気量の減少を考慮した空燃比の補償量（吸入空気量や燃料噴射量の補正量、あるいは補正後の吸入空気量や燃料噴射量）を求めることも可能である。そこで第６の本発明では、補償手段が、閉弁時期以前の燃料噴射量に応じて前記補償を行うので、閉弁時期までの燃料噴射量に応じて補償量を可変することにより、空燃比の変化の補償を精度よく実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態としてのガス燃料エンジン１の全体概要図である。このガス燃料エンジン１は筒内噴射式ＣＮＧ機関であり、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、上下方向へ延びる複数個の気筒４が紙面の厚み方向へ並設され、各気筒４内には、ピストン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッド６を介し共通のクランクシャフト７に連結されている。各ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。
【００２２】
シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となっている。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室８とを連通させる吸気ポート９および排気ポート１０がそれぞれ設けられている。これらのポート９，１０を開閉するために、シリンダヘッド３には吸気弁１１および排気弁１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支持されている。また、シリンダヘッド３において、吸気弁１１および排気弁１２の上方には、吸気側カムシャフト１３および排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設けられている。カムシャフト１３，１４には、吸気弁１１および排気弁１２を駆動するためのカム１５，１６が取り付けられている。カムシャフト１３および１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ１７，１８は、クランクシャフト７の端部に設けられたタイミングプーリ１９へタイミングベルト２０により連結されている。
【００２３】
吸気ポート９には、エアクリーナ３１、スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。ガス燃料エンジン１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通路３０の各部３１，３２，３３および３４を順に通過する。なお、本実施形態におけるスロットルバルブ３２は、いわゆる電子スロットルであり、運転席のアクセルペダルと直接機械的に結合されておらず、スロットルモータ３７によって駆動される。
【００２４】
また、シリンダヘッド３には、各燃焼室８へ直接燃料を噴射するインジェクタ４０が取り付けられている。燃料たる圧縮天然ガス（ＣＮＧ）は、燃料ボンベ４１に貯蔵されており、レギュレータ４４にて一定圧力に調整された後、インジェクタ４０に供給される。インジェクタ４０から噴射される燃料は、吸気通路３０、吸気ポート９および吸気弁１１を介して燃焼室８へ導入される空気と燃焼室８において合流して混合気となる。
【００２５】
この混合気に着火するために、シリンダヘッド３には点火プラグ５０が取り付けられている。各気筒には、気筒毎に独立して点火プラグ５０に結合するイグナイタ内蔵点火コイル５２が設けられている。点火時には、点火信号を受けた気筒毎のイグナイタ内蔵点火コイル５２内でイグナイタが１次電流の通電および遮断を制御し、２次電流が点火プラグ５０に供給される。
【００２６】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁１２を介して排気ポート１０に導かれる。排気ポート１０には、排気マニホルド６１、触媒コンバータ６２等を備えた排気通路６０が接続されており、排気ガスはこれらを経由しながら浄化されて排出される。
【００２７】
ガス燃料エンジン１には各種のセンサが取り付けられている。シリンダブロック２には、ガス燃料エンジン１の冷却水の温度を検出するための水温センサ７４が取り付けられている。吸気通路３０において、スロットルバルブ３２の近傍には、その軸の回動角度を検出するスロットル開度センサ７２とアクセル操作量（アクセル踏み込み量、アクセル開度等とも呼ばれる）を検出するアクセル開度センサ７７とが設けられている。サージタンク３３には、その内部の負圧（吸気管圧力ＰＭ）を検出するためのバキュームセンサ７１が取り付けられている。また、レギュレータ４４とインジェクタ４０とを結ぶ燃料配管には、燃料噴射圧を検出するための噴射圧センサ７８が設けられている。また、排気マニホルド６１には、排気ガス中の酸素濃度を検出するためのＯ２センサ７９が設けられている。
【００２８】
また、カムシャフト１３には、クランク角（ＣＡ）に換算して７２０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させるクランク基準位置センサ８０が設けられている。また、クランクシャフト７には、３０°ＣＡごとに回転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ８１が設けられている。電子制御装置（ＥＣＵ）９０においては、クランク角センサ８１のパルス信号が入力する毎に、そのパルス間隔から機関回転速度が算出され、そのデータが内部のメモリに機関回転速度ＮＥとして格納される。
【００２９】
ＥＣＵ９０は、双方向バスによって互いに結合されているＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリおよび入出力インターフェイスを備えた周知のワンチップマイクロプロセッサとして構成されている。ＥＣＵ９０は、以下に述べる燃料噴射制御、ならびに本発明とは別途に行われる点火時期制御、スワールコントロールバルブ制御、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムにおけるＥＧＲバルブ制御等を実行するものであり、ＲＯＭに格納されたプログラムおよび各種のマップに従って、各種センサからの信号を入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき各種アクチュエータ用制御信号を出力する。
【００３０】
以上のとおり構成された第１実施形態における燃料噴射制御について、以下に説明する。図２において、まず、機関回転速度ＮＥおよび吸気管圧力ＰＭを変数とする所定の関数ｆにより、基本噴射時間ＴＡＵbaseが算出される（Ｓ１０）。
【００３１】
算出された基本噴射時間ＴＡＵbaseは、次に、温度・圧力・Ｏ２センサフィードバックおよび学習値によって補正される（Ｓ２０）。この補正は、冷却水水温ｔｈw、吸気温度ｔｈa、燃料ガス圧力ｐcng、燃料ガス温度ｔｈcngを変数とする所定の関数ｇ，ｈの戻り値（出力）と、Ｏ２センサ７９の検出した酸素濃度による負帰還フィードバック値ｆａｆと、所定の学習制御に基づく制御入力値ＫＧとを、基本噴射時間ＴＡＵbaseに乗ずることによって行われ、これによって補正基本噴射時間ＴＡＵが算出される。
【００３２】
次に、補正基本噴射時間ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥに基づき、所定の関数ｉにより、噴射所要クランク角度ＴＡＵcrankが算出される（Ｓ３０）。この噴射所要クランク角度ＴＡＵcrankは、補正基本噴射時間ＴＡＵを実現するために要するクランク角度である。
【００３３】
次に、噴射終了時期Ａinjcが、機関回転速度ＮＥおよび吸気管圧力ＰＭを変数とする所定の関数ｊにより算出される（Ｓ４０）。なお、図２のフロー図では、この噴射終了時期Ａinjcや、以下に述べる噴射開始時期Ａinjo、閉弁時期Ａinvclose、偏差ＴＡＵoverlapのような角度に係るパラメータは、いずれもＢＴＤＣ（Before Top Dead Center;上死点前）またはＢＢＤＣ（Before Bottom Dead Center;下死点前）の値で表され、したがって時期の遅いものほど小さな値をとることに注意されたい。
【００３４】
そして、噴射終了時期Ａinjcに、先に算出された噴射所要クランク角度ＴＡＵcrankを加算することにより、噴射開始時期Ａinjoが算出される（Ｓ５０）。
【００３５】
次に、噴射開始時期Ａinjoが、別途に算出されている吸気弁の閉弁時期Ａinvcloseより前であるかが判定される（Ｓ６０）。この判定は、噴射開始時期Ａinjoから閉弁時期Ａinvcloseを減算した偏差ＴＡＵoverlapと０との比較によって行われる。偏差ＴＡＵoverlapが０より小である場合、つまり閉弁後に噴射が開始される場合には、補正の必要がないため処理は終了する。
【００３６】
偏差ＴＡＵoverlapが０以上である場合、つまり噴射開始時期Ａinjoが閉弁時期Ａinvcloseより前である場合には、ステップＳ７０以下の処理が実行される。まず、偏差ＴＡＵoverlap、機関回転速度ＮＥ、燃料ガス圧力ｐcngおよび燃料ガス温度ｔｈcngを変数とする所定の関数ｌにより、吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseが算出される（Ｓ７０）。この吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseは、燃料噴射のうち閉弁前に行われる部分に起因する吸入空気量の減少量を示す。上述のとおり、吸気弁１１の閉弁前に燃料噴射を開始する場合、噴射される燃料の体積に相当する量だけ吸入空気量が減少することになるので、燃料噴射量と実際の空気量とが正しく対応しなくなる事態が生じうる。このため本実施形態では、ステップＳ７０において吸気弁１１の閉弁前の燃料噴射量を、偏差ＴＡＵoverlap等に基づいて算出し、これを吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseとみなしたものである。
【００３７】
次に、吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseを変数とする所定の関数ｍにより、噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseが算出される（Ｓ８０）。この噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseは、燃料噴射のうち閉弁前に行われる部分の燃料の体積に起因する吸入空気量の減少量を見込んだ燃料噴射量補正のための補正量であり、次のステップＳ９０における補正処理において用いられる。なお、噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseは、減少後の噴射時間に相当する噴射量とその場合の吸入空気量とが所定の理想空燃比になるように定めてもよいし、噴射量が理想空燃比に相当する値を下回るように定めてもよい。
【００３８】
最後に、先にステップＳ２０で算出された補正基本噴射時間ＴＡＵから、噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseを減算することにより、基本噴射量が減少側に補正され、最終噴射時間ＴＡＵfinalが算出される（Ｓ９０）。このようにして算出された最終噴射時間ＴＡＵfinalおよび所定の噴射終了時期Ａinjcに基づいて、別途の処理により噴射開始時期が再び算出され、その噴射開始時期から燃料噴射が行われることになる。
【００３９】
図３は、本実施形態に係る補正処理の結果として出力される燃料噴射量を、本発明による改良前の燃料噴射量との比で表したグラフである。本発明による改良前の燃料噴射量を曲線ａとすると、本実施形態に係る処理の結果、最終噴射時間ＴＡＵfinalによる燃料噴射量は、曲線ｂのように補正される。すなわち本実施形態による燃料噴射量は、偏差ＴＡＵoverlapが負の（つまり、閉弁後に噴射が開始される）領域では本発明による改良前と同様であるが、偏差ＴＡＵoverlapが正の（つまり、閉弁前に噴射が開始される）領域では、偏差ＴＡＵoverlapが大きいほど漸減するように補正されることになる。
【００４０】
以上のとおり、第１実施形態では、噴射開始時期Ａinjoが吸気弁１１の閉弁時期Ａinvcloseより前である場合に、基本噴射量ＴＡＵを減少側に補正するようにしたので、吸気弁１１の閉弁前である吸気行程中に燃料噴射が開始され、噴射された燃料の体積によって目標吸入空気量と実吸入空気量との間にずれが生じた場合であっても、これに起因する空燃比の変化が補償され、安定した燃焼状態を維持することができる。また、閉弁前の噴射に起因する空燃比の変化の補償を基本噴射量の減少によって行うので、後述する第３実施形態のように吸入空気量の減少によって補償を行う場合に比べ、広い空燃比領域について補償を実行することが可能である。
【００４１】
また第１実施形態では、閉弁時期以前の燃料噴射による吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseに基づいて燃料噴射量の補正を行うので、吸入空気の状態（例えば、吸気温度や吸気圧力）を考慮した補正を更に実行することが可能となる。
【００４２】
また、第１実施形態では、噴射開始時期Ａinjoから閉弁時期Ａinvcloseまでの燃料噴射時間である偏差ＴＡＵoverlapに応じて、噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseを算出し（Ｓ７０，Ｓ８０）、基本噴射量ＴＡＵの減少側への補正を行う（Ｓ９０）ので、閉弁時期以前の燃料噴射時間の関数である閉弁時期以前の燃料噴射量に応じて補正量が可変され、これによって補正を精度よく実行できる。
【００４３】
次に、第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、ステップＳ６０で算出された偏差ＴＡＵoverlapを用いて噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseを算出し、この値を補正基本噴射量ＴＡＵから減算することで基本噴射量の減少側への補正を実現する構成としたが（Ｓ７０ないしＳ９０）、このような構成に代えて第２実施形態では、算出された偏差ＴＡＵoverlapが補正基本噴射量ＴＡＵに対してなす比率を補正係数Ｋとして算出し、この補正係数Ｋをも考慮して基本噴射量を定めるものである。なお、この第２実施形態における機械的構成は第１実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。
【００４４】
第２実施形態における燃料噴射制御について、以下に説明する。図４において、まず、機関回転速度ＮＥ、吸気管圧力ＰＭおよび補正係数Ｋを変数とする所定の関数ｆにより、基本噴射時間ＴＡＵbaseが算出される（Ｓ１１０）。ただし、補正係数Ｋの初期値は１とする。ステップＳ１２０ないしＳ１６０の処理は、上記第１実施形態におけるステップＳ２０ないしＳ６０のものと同様である。ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０で算出された偏差ＴＡＵoverlapを補正基本噴射量ＴＡＵで除算し、補正係数Ｋの最新値を得る。
【００４５】
そして次の処理サイクルにおいて、ステップＳ１１０で基本噴射時間ＴＡＵbaseを算出する際の関数ｆに、補正係数Ｋを変数として含める。すなわち第２実施形態は、噴射開始時期Ａinjoから閉弁時期Ａinvcloseを減算した偏差ＴＡＵoverlapが、補正基本噴射量ＴＡＵに対してなす比率を、補正係数Ｋとして算出し、この補正係数Ｋをも考慮して補正基本噴射量ＴＡＵを定めるものである。このようにして算出された補正基本噴射量ＴＡＵおよび所定の噴射終了時期に基づいて、別途の処理により噴射開始時期が再び算出され、その噴射開始時期から燃料噴射が行われる。その結果、噴射開始時期Ａinjoが吸気弁１１の閉弁時期Ａinvcloseより前である場合に、基本噴射量ＴＡＵが減少側に補正される。
【００４６】
以上の第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、吸気弁１１の閉弁前である吸気行程中に燃料噴射を開始する場合であっても、これに起因する空燃比の変化が補償され、安定した燃焼状態を維持することができる。
【００４７】
また、図５に示されるように、基本噴射時間ＴＡＵbaseに基づいて燃料噴射時間の補正上限値ＴＡＵmaxおよび補正下限値ＴＡＵminを定め（例えば基本噴射時間ＴＡＵbase±２０％）、基本噴射時間ＴＡＵbaseに対する補正量がこれら補正上限値ＴＡＵmaxと補正下限値ＴＡＵminとの間の許容幅から外れる場合にエラー出力を行うように車載故障診断システムが構成されていると、センサ故障などにより補正量が極端に大きい場合にこれをエラーとして検出できる反面、第１実施形態のように基本噴射時間ＴＡＵbaseの算出の基礎となる吸気管圧力ＰＭに変化がないにもかかわらず燃料噴射量が（最終燃料噴射時間ＴＡＵfinalに）大きく補正されるような場合には、その補正によって上記許容幅が侵食され、その後のわずかな補正がエラーとして誤検出されてしまうおそれがある。この点、第２実施形態では基本噴射時間ＴＡＵbaseが偏差ＴＡＵoverlapに応じて逐次更新されるので、基本噴射時間ＴＡＵbaseに基づいて許容幅（例えば、基本噴射時間ＴＡＵbase±２０％）を定めるシステム構成においても、図６に示されるように許容幅が好適にシフトされ、Ｏ２センサフィードバックおよび学習値などによる補正につき適正な許容幅を確保することができる。
【００４８】
次に、第３実施形態について説明する。上記第１および第２実施形態では、噴射開始時期Ａinjoが吸気弁１１の閉弁時期Ａinvcloseより前である場合に、基本噴射量ＴＡＵを減少側に補正することによって空燃比の変化を補償したが、これに対して第３実施形態では、スロットルバルブ３２の開度の増加側への補正と、基本噴射量ＴＡＵの減少側への補正とを適宜に実行するものである。なお、この第３実施形態における機械的構成も第１実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。
【００４９】
第３実施形態における燃料噴射制御について、以下に説明する。図７の処理において、ステップＳ２１０ないしＳ２７０の処理は、上記第１実施形態におけるステップＳ１０ないしＳ７０のものと同様である。ステップＳ２８０では、吸入空気量減少量Ｇｎdecrease、エンジン回転数Ｎｅ、偏差ＴＡＵoverlap、および別途のスロットル開度設定処理によりアクセルペダルの踏み込み角度に応じて算出されるスロットル開度ＴＡを変数とする所定の関数ｎにより、スロットル開度増加量ＴＡincreaseが算出される。このスロットル開度増加量ＴＡincreaseは、燃料噴射のうち閉弁時期以前に行われる部分の燃料の体積に起因する吸入空気量の減少量を見込んだスロットル開度補正のための補正量であり、後述するステップＳ３１０またはＳ３２０における補正処理において、アクセルペダルの踏み込み角度に対応した補正前のスロットル開度ＴＡに対する足し込み値として用いられる。
【００５０】
次に、算出されたスロットル開度増加量ＴＡincreaseとスロットル開度ＴＡとの和が、予め定められている最大スロットル開度ＴＡmaxと比較される（Ｓ２９０）。この最大スロットル開度ＴＡmaxは、スロットルバルブ３２の開度の機械的な限界としての最大開度（例えば、開度９０°相当値）である。そもそも本実施形態では閉弁時期以前の燃料噴射に起因する吸入空気量の減少を、スロットル開度の増加によって補償することを意図しているが、ガス燃料エンジン１の吸気系のもつ固有の吸気抵抗により、スロットルバルブ３２をその最大開度まで開いても、閉弁時期以前の燃料噴射に起因する吸入空気量の減少を補償するには足りない場合が生じうる。そこで本実施形態では、ステップＳ２９０の処理によってスロットル開度の増加による吸入空気量の補正の限界を検出し、必要な補償量ないし補正目標値がその限界を超える場合には、その超過分の補償を燃料噴射量の減少によって行うこととしたものである。
【００５１】
しかして、ステップＳ２９０で肯定の場合、すなわちスロットル開度増加量ＴＡincreaseとスロットル開度ＴＡとの和が最大スロットル開度ＴＡmaxを下回っている場合には、吸入空気量のみが補正され燃料噴射量が補正されないように、最終スロットル開度ＴＡfinalおよび最終噴射時間ＴＡＵfinalが決定される（Ｓ３３０）。最終スロットル開度ＴＡfinalとしては、スロットル開度増加量ＴＡincreaseとスロットル開度ＴＡとの和が用いられる。また最終噴射時間ＴＡＵfinalとしては、先にステップＳ２２０で算出された補正基本噴射時間ＴＡＵが用いられる。
【００５２】
また、ステップＳ２９０で否定の場合、すなわちスロットル開度増加量ＴＡincreaseとスロットル開度ＴＡとの和が最大スロットル開度ＴＡmaxと等しいかこれを上回っている場合には、スロットル開度の増加のみによる空燃比の補償が十分でない場合であるとして、吸入空気量の補正と燃料噴射量の補正との両者が行われる。すなわち、まず最大スロットル開度ＴＡmaxと現在のスロットル開度ＴＡとの偏差（ＴＡmax−ＴＡ）、先に算出されている偏差ＴＡＵoverlap、機関回転速度ＮＥ、燃料ガス圧力ｐcngおよび燃料ガス温度ｔｈcngを変数とする所定の関数ｑにより、吸入空気量増加量Ｇｎincreaseが算出される（Ｓ３００）。この吸入空気量増加量Ｇｎincreaseは、先に算出されている吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseをスロットルバルブ３２の動作によって得られる吸入空気量の変動分を見込んで補正することにより、後述する噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseをより制度よく算出するためのものである。次に、吸入空気量減少量Ｇｎdecreaseと吸入空気量増加量Ｇｎincreaseとの偏差（Ｇｎdecrease−Ｇｎincrease）を変数とする所定の関数ｍにより、噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseが算出され（Ｓ３１０）、次に、先にステップＳ２２０で算出された補正基本噴射時間ＴＡＵから、噴射時間減少量ＴＡＵdecreaseを減算することにより、基本噴射量が減少側に補正され、最終噴射時間ＴＡＵfinalが算出される（Ｓ３２０）。他方、この場合の最終スロットル開度ＴＡfinalには、スロットル開度の機械的な限界としての最大開度、すなわち最大スロットル開度ＴＡmaxが用いられる。
【００５３】
このようにしてステップＳ３３０またはＳ３２０で算出された最終スロットル開度ＴＡfinalに従って、スロットルモータ３７に対する制御出力が行われてスロットルバルブ３２が駆動される。また、算出された最終噴射時間ＴＡＵfinalおよび所定の噴射終了時期Ａinjcに基づいて、別途の処理により噴射開始時期が再び算出され、その噴射開始時期から燃料噴射が行われることになる。その結果、閉弁時期以前の燃料噴射に起因する空燃比の変化が補償され、安定した燃焼状態を維持することができる。
【００５４】
以上のとおり、第３実施形態では、閉弁時期以前の燃料噴射に起因した空燃比の変化の補償を、吸入空気量の増加側への補正によって実現するので、閉弁時期以前の燃料噴射に起因したトルクの減少を抑制することができる。また、噴射開始時期Ａinjoが吸気弁１１の閉弁時期Ａinvcloseより前である場合に、吸入空気量の補正目標値が所定の上限値を上回るか否かを更に判定し、前者が後者を上回る場合には基本噴射量を減少側に補正するので、閉弁時期以前の燃料噴射が行われる場合に吸入空気量の補正が優先して行われることになりトルクの減少を抑制できる上、吸入空気量の補正目標値が所定の上限値を上回る場合にも、閉弁時期以前の燃料噴射に起因する空燃比の変化を基本噴射量の減少によって抑制でき、広い制御範囲で安定した燃焼状態を維持することができる。
【００５５】
なお、第３実施形態では吸入空気量の補正をスロットル開度の変更によって実現することとしたが、本発明における吸入空気量の増加側への補正はスロットル開度の変更のほか、排気管と吸気管とを接続するＥＧＲ経路をＥＧＲバルブで選択的に連通させるＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ率の変更（ＥＧＲ率の低減により吸入空気量が増加される）、クランクシャフト７の回転に対するカムシャフト１３，１４の回転の位相を変化させて吸排気弁１１，１２のバルブタイミングを連続的に変更するＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構を採用する場合におけるバルブタイミングの変更、可変ノズル型ターボチャージャー（排気側タービンの回転翼の周りに可動式のノズルベーンを設け、過給圧を可変とした過給器）など過給圧可変の過給器を採用する場合における過給圧の選択的増加など、吸入空気量を増加側に変更しうるような他の手段、およびこれらの任意の組み合わせによっても実現することができる。
【００５６】
また、第３実施形態では吸入空気量の増加と燃料噴射量の減少との両者を実行可能とした例について説明したが、本発明における空燃比の変化の補償は、吸入空気量の増加のみによってもよい。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態を採用することが可能である。また、上記実施形態ではＣＮＧ機関について本発明を適用した例について説明したが、本発明はＬＰＧ機関、水素機関、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）機関等の他の種類の気体燃料エンジンについても広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態としてのガス燃料エンジンの全体概要図である。
【図２】第１実施形態における燃料噴射制御を示すフロー図である。
【図３】本発明による改良前と第１実施形態との燃料噴射量比を示すグラフである。
【図４】第２実施形態における燃料噴射制御を示すフロー図である。
【図５】本発明による改良前の燃料噴射時間と補正上限値・補正下限値との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態による燃料噴射時間と補正上限値・補正下限値との関係を示すグラフである。
【図７】第３実施形態における燃料噴射制御を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００５９】
１        ガス燃料エンジン
３２      スロットルバルブ
４０      インジェクタ
４１      燃料ボンベ
４４      レギュレータ
７８      噴射圧センサ
７９      Ｏ２センサ
９０      電子制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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